[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) T.!.3B$@]  
应用示例简述 <l)I%1T_c  
1. 系统细节 N[=R$1\Z  
 光源 Kn+
B):OY+  
— 高斯激光束 0@!-+}i  
 组件 gA+@p'XnR  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 l%cE o`U  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 c"'JMq  
 探测器 ( Qk*B  
— 视觉感知的仿真 uoY]@.  
— 高帽，转换效率，信噪比 {Cw>T-`  
 建模/设计 XQ k,xQ  
— 场追迹： F-?s8RD  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 uY)|   
_'r&'s;<z  
2. 系统说明 y#{> tC  
yzCamm4~0  
l;JB;0<s"  
[{-;cpM\  
3. 建模&设计结果 k5Df97\s  
!_1R
Q5]^  
不同真实傅里叶透镜的结果： /9u12R*<  
BG20R=p  
9<!Ie^o?  

i\P)P!  
4. 总结 X04JQLhy"  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /`B:F5r  
&q[`lIV,L  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 p?sC</R  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 &14Er,K  
3hzKd_  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 &p^8zEs  
TqXB2`
7Ri  
应用示例详细内容 }W* q
 
+,ZQ( ZW  
系统参数 QK/~lN  
^{fA:N=  
1. 该应用实例的内容 uyWt{>$  
||kUi=5  
dX~$#-Ad86  
~Wj. 4b*  
xrl!$xE GX  
2. 仿真任务 V> @+&q  
ZC:7N{a  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 T|Fl$is  
f+W%X  
3. 参数：准直输入光源 <@2g.+9  
jG&gd<^  
(\NZ)Ys  
/jv4#9  
4. 参数：SLM透射函数 qUtlh,4)  
a{7'qmN1  
q*4=sf,>  
5. 由理想系统到实际系统 dJD8c2G  
x.~AvJ  
hE>%LcP  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 \$[S=&E  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 -mK;f$X  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 <C,lHt  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 0_faJjTbP;  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 =5m~rJ<
{  
a
vo[~ `.  
RW04>oxVn  
S4FR=QuVQC  
K_sHZ  
应用示例详细内容 0'0GAh2  
'9d] B^)F  
仿真&结果 8%D 2G i  
%ryYa  
1. VirtualLab中SLM的仿真 aaODj>  
a8laPN  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 ]3iQpL  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 :N ~A7@  
 为优化计算加入一个旋转平面 E2~&GkU.UN  
Ga
1(T$|H  
XIJW$CY  
9( "<NB0y  
2. 参数：双凸球面透镜 RO+N>Wkt  
J}'a|a@bk  
a08`h.dyN  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 qmx4hs8sh  
 由于对称形状，前后焦距一致。 gkw/Rd1oG  
 参数是对应波长532nm。 .>Fy ]Cqoh  
 透镜材料N-BK7。 S)$iHBx{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 sw^4h`^'  
\=NS@_t,  
yz7X7mAo  
L|H:&|F  
VHihC]ks,  
mxfmK +'_  
3. 结果：双凸球面透镜 T>2_r6;  
L
aCVI  
K~ob]I<GiB  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 +#V.6i  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 zt|DHVy  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Yg kd1uI.  
>j$y@"+  
.ZK^kcyA  
7U,[Ruu  
r#X6jU  
4. 参数：优化球面透镜 P/XCaj3a[  
]5Mq^@mD'  
6A23H7  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 j|Hyv{sM  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 FZ~^cK9g:  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 ZGZ1Q/WH  
 透镜材料同样为N-BK7。 p]E\!/  
jC}2>_#m(  
{|D7H=f  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 I->BDNk  
*'ffMnSZ  
VY|'7in"M  
ZD;1{  
5. 结果：优化的球面透镜 ly~tB LH}  
x=%wPVJ  
mo()l8  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 bDADFitSo  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 T1[B*RwC  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 k(23Zt]  
cy @",
z  
J[7Sf^r  
,?/AIL]_  
6. 参数：非球面透镜 .TpM3b#r  
o<8SiVC2  
3 =-XA2zJ  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 H05xt
$J  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 iwx*mC{|A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ~lH_d[  
mP[ZlS~"  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 GMW,+  
# ;3v4P  
*aaK_=w  
`m+o^!SGe  
Or<OmxJg  
7. 结果：非球面透镜 ~;/}D0k$x  
u#Y#,:{  
o7sIpE9  
 生成期望的高帽光束形状。 g?OC-zw  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 &Fy})/F3v  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 h6~H5X  
o/4U`U)Q0v  
!}I+)@~
\w  
!si}m~K!_  
94Q?)0W$  
8. 总结 V<ExR@|}.%  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 EAZLo;  
q>f|1Pf  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 D7|qFx;]g  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 hywy(b3  
m4x8W2q  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 `PS^o#  
%2,'x  
扩展阅读 !(nFq9~~Q  
/Xf_b.ZM&  
扩展阅读 Scd_tw.]|  
 开始视频 HIsB)W&%@  
-     光路图介绍 @5tGI U;1  
 该应用示例相关文件： kG>m(n  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 JxmFUheLt  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 f=paa/k0  
O 4C}]E  
mTgsvC  
QQ：2987619807 [5i}C K_=